Глобальная геодезическая система наблюдений GGOS и ее научное значение. Д.Ш.Фазилова

1. Глобальная геодезическая система наблюдений GGOS и ее научное значение. Д.Ш.Фазилова Институт астрономии АН РУз. Семинар-тренинг Ташкент, 28 апреля 2009.

2. Развитие международного сотрудничества предусматривает: • · участие Республики Узбекистан в деятельности международных организаций системы ООН и других всемирных и региональных объединений по тематике ГНСС; • · использование международного опыта и опыта иностранных государств в области создания и использования ГНСС; • · участие в межгосударственных программах сотрудничества в области фундаментальных и прикладных наук, учреждение международных научных центров, развитие двустороннего научно-технического сотрудничества, активизацию обмена научно-технической информацией в области ГНСС.

3. За последние годы своего развития ГНСС и их функциональные дополнения стали основой систем координатно-временного и навигационного обеспечения развитых стран, существенным элементом государственных и частных секторов мировой экономики. С одновременным функционированием нескольких ГНСС возрастает необходимость координации программ их развития между странами – владельцами таких систем, а также международными организациями, непосредственно связанными с развитием и использованием ГНСС. Международное сотрудничество в области ГНСС – важнейшая составная часть национальной политики Республики Узбекистан в области космической деятельности.

7. GGOS: комбинация различных измерительных техник. Определяемые параметры системы Земля: Parameter Type VLBI GPS/ DORIS/ SLR LLR Alti- GLON. PRARE metry Quasar ICRF Coord. (ICRF) X (X) (X) Nutation X X Earth Rotation Polar Motion X X X X X UT1 X (X) X X X X Length of Day (LOD) X X X X X (X) Coord.+Veloc.(ITRF) ITRF Geocenter X X X X Gravity Field X X X (X) X Orbits X X X X X Gravity Field LEO Orbits X X X X Ionosphere X X X X Atmosphere Troposphere X X X X Time/Freq.; Clocks (X) X (X)

8. Обоснование: необходимость изучения причин возникновения катастрофических событий.

9. Современные данные об изменениях уровня Мирового Океана Согласно отчетам Межправительственной комиссии IPCC за 1990,1996, 2001 и 2007 г.г. « Потепление климата не вызывает сомнения, поскольку это очевидно из наблюдений глобальных средних значений температуры воздуха и океана, широкого распространения зон таяния льдов и снега и поднятия глобального среднего уровня моря». По наблюдениям в 20 веке уровень моря повышается на 1-2 мм в год (1.8 мм). Возможно объяснить: таянием льдов 0.2 мм/год, расширением вследствие повышения общей температуры 0.5 мм/год. Не найдено уверенных обоснований для 1.3 мм/год. Наиболее вероятно, что потепление в последние 50 лет (90 %) связано с увеличением парникового эффекта. В связи с этими наблюдаемыми явлениями возникают следующие научные вопросы: 1) Ускоряется ли повышение уровня моря начиная с 1990-х годов? 2) Можем ли мы установить и объяснить причины повышения уровня моря? 3) Можем ли мы улучшить точность предсказания дальнейшего повышения уровня моря в 21 веке.

10. Наблюдаемый уровень моря по приливным пунктам и альтиметрии. Woodworth [2000] Sea level rise: ~ 1.7–1.8 mm/yr 100–200 year records Douglas, 2001; Church et al., 2004, 2006; Cazenave & Nerem [2004]; Holgate & Woodworth [2004]

11. Глобальное повышение уровня моря по данным альтиметрии (1985-2008).

12. Global Sea Level Rise: Estimation & Prediction (1500-2100) Prediction by Models Predictions using Hadley models [Courtesy, J. Gregory] , [R. Peltier, person. comm.] Observations & Uncertainty 1.8 mm/yr 0.4–0.6 m above the 1990 level?? “Geological” Estimate/Climate Models 0.1 mm/yr Other estimates: 0.5–1.4 m [e.g., Rahmstori, 2007]

13. Массовый баланс Полярных ледовых щитов по наблюдениям GRACE, 2002–2008 E. Antarctica W. Antarctica Credit: NASA, CSR Averaged Greenland mass loss ICE-5G (VM4) GIA correction model (Peltier, 2004) used

14. Глобальные сети наблюдений. Центры анализа измерений GGOS Portal Архив информации и данных Комбинационные центры Спутники и космические аппараты Центры научного моделирования Структура будущей системы GGOS Координационное Бюро наземных сетей Бюро стандартов Региональные и глобальные данные Archiving and Dissemination Спутниковая информация Archiving and Dissemination Пользователи Координационное бюро спутниковой информации Real data; information Meta data; information

15. Технические средства GGOS: 5 уровней. 5: Level 4: Moon,Planets Planets Moon

16. Уровень 1:Наземная система. GPS VLBI Sup.Grav. Abs.Grav. SLR/LLR Tide Gauges DORIS

17. Уровень 2: Космический (спутниковый) компонент. Gravity Field … GRACE Follow-on ? GRACE CHAMP GOCE Earth Surface Ocean Altimetry … … TanDEM-X TerraSAR-X JASON-2 JASON-1 Topex/Pos. Atmosphere … Magnetic Field … SWARM CHAMP CHAMP COSMIC MetOp Ice Altimetry … and new mission concepts … IceSat-2 IceSat-1 Cryosat-2

18. Уровень 3, 4, 5: GNSS + внеземные объекты и КА. GNSS и SLR спутники: • Более 100 GNSS спутников в 2020: GPS (24/32) , GLONASS (24/19), GALILEO (30/1), QZSS (3/0), COMPASS (30/4), … • Недорогие типа LAGEOS и Эталон спутники с лазерными отражателями и с GNSS приемниками, образующие космическую сеть с точностью 1 мм ( при расстояниях до 14’000 kм) Геодезические планетарные проекты: • Bepi Colombo, Mars missions, lunar exploration (GRAIL, LEO), … Звезды (наблюдаемые CCD камерами или в будущем с GAIA)Квазары

19. Состав оборудования будущей опорной наземной станции GGOS. Опорная сеть (~ 40 станций): • 2-3 VLBI телескопа для непрерывных наблюдений. • SLR/LLR инструмент для наблюдений всех возможных спутников. • По крайней мере 3 GNSS антенны и приемника (для контроля). • DORIS маяк последнего поколения. • Ультра-стабильный осциллятор для хранения и передачи времени. • Геодезические инструменты для локальных привязок и контроля. • Сверхпроводимые и абсолютные гравиметры (gravity missions, geocenter). • Метеорологические датчики (pressure, temperature, humidity). • Сейсмометрдля для совместного анализа деформаций, измеренных методами космической геодезии и GNSS сейсмологии. • Дополнительные датчики : радиометр, инклинометр, и др. • Главное требование к аппаратуре : полная автоматизация, 24-ч./365 дней, совершенная технология.

20. Усовершенствование наземных средств наблюдений • VLBI: • Высокая скорость вращения (> 5 deg/s) • 1-3 малых телескопа на станции • Непрерывный частотный диапазон (2-18 GHz) VLBI Twin Telescope (Wettzell) • SLR: • kHz лазеры • 2 частотные системы • Повышение квантовой эффективности Galileo Experimental Sensor Station (GESS) kHz Laser: Lageos Spin (Graz) • GNSS: • GPS, Glonass, Galileo, Compass, Sampling > 10 Hz • Реальное время • 3 антенны-приемника • DORIS: • Аппаратура 3-го поколения DORIS Beacon (Thule)

21. Обработка измерений, анализ и комбинирование. • Полная автоматизация почти в реальном времени (или в реальном): ( системы раннего предупреждения, GNSS сейсмология, зондирование атмосферы …) • Возможность перевычислений измерительных данных на удлиненных временных интервалах. • Комбинирование всех типов данных на уровне измерений • Комбинирование с данными низко-орбитальных спутников (co-location, gravity, geocenter, atmosphere, …) • Комбинирование со спутниковой альтиметрией (and with InSAR ?) • Комбинирование с наземными измерениями (e.g. гравиметрия, …) • Комбинирование данных различных центров анализа. Усовершенствование моделей и уточнение стандартов. Суперкомпьютеры и т.п.

22. IAG службы: основа GGOS Геометрия IERS: International Earth Rotation and Reference Systems Service IGS: International GNSS Service IVS: International VLBI Service ILRS: International Laser Ranging Service IDS: International DORIS Service IGFS: International Gravity Field Service BGI: Bureau Gravimetrique International IGeS: International Geoid Service ICET: International Center for Earth Tides ICGEM: International Center for Global Earth Models IDEMS: International Digital Elevation Models Service PSMSL: Permanent Service for Mean Sea Level IAS: International Altimetry Service (in preparation) BIPM: Bureau International des Poids et Mesures IBS: IAG Bibliographic Service Гравиметрия Океан

24. Станции глобальной сети на территории Узбекистана.

25. Станции GPS и DORIS в Китабе

27. Проекты (продолж.) –управление водными ресурсами • Аральское море • Исследование вертикальных смещений, вызванных перераспределением поверхностных масс из-за нагрузки атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, влажности почвы.Контроль деформации плотин и водных резервуаров

28. Спутниковая геодезическая сеть Узбекистана

29. Опорные системы координат

30. СК-42: уравнивание ГГС из 164 тыс пунктов на территор. России, Зап.Европы и США СК-95 : ГГС+26 пунктов КГС + 134 пункта ДГС ITRF : GPS, VLBI, SLR,DORIS Опорные системы координат

32. Заключение • Геодезия может внести значительный вклад в исследования и контроль состояния системы Земля. • Необходима интеграция большого числа различного типа новейших наземных и космических измерительных средств и аппаратов в единую систему GGOS. • Создание системы унифицированного и оперативного сбора, передачи и обработки измерительной информации . • Комбинирование и научная интерпретация геодезических и геофизических параметров с целью построения комплексных численных моделей системы Земля. • Все это откроет путь к пониманию причин глобальных изменений в системе Земля , а человеческое общество получит возможность предсказания и контроля природных катастроф.

33. Благодарю Вас за внимание! Z Y X